長(zhǎng)錨索支護(hù)在銀漫礦業(yè)的應(yīng)用

楊英偉

（西烏珠穆沁旗銀漫礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024400）

銀漫礦業(yè)是一家多金屬地下開采礦山，品位高且儲(chǔ)量豐富，采礦方法為階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ā?017年開始采礦，隨著回采范圍的擴(kuò)大，出現(xiàn)了礦巖大面積冒落，近一個(gè)月時(shí)間，冒落高度達(dá)60米，局部地段甚至冒到地表，影響了正常的安全開采，造成大量礦石永久損失。

1 工程地質(zhì)描述

礦體頂板的蝕變凝灰?guī)r，天然單軸抗壓強(qiáng)度86.4MPa～116MPa，礦體的單軸抗壓強(qiáng)度104MPa～148MPa，礦體底板蝕變凝灰?guī)r天然單軸抗壓強(qiáng)度122.8MPa～140.8MPa；礦體的頂、底板及礦體均屬堅(jiān)硬巖石，巖石質(zhì)量好，穩(wěn)固性良好。實(shí)際上，在17號(hào)礦體東部有一條較大的構(gòu)造破碎帶，屬于高應(yīng)力區(qū)，沿礦體走向還有厚度不等的高嶺土帶，遇水容易泥化，部分礦體頂板解理、裂隙發(fā)育。

針對(duì)上述問題，多次召開了專題技術(shù)研討會(huì)，最終確定以920米水平做最高回采標(biāo)高，提前做預(yù)控頂支護(hù)，防止因采動(dòng)而出現(xiàn)的不可控冒落現(xiàn)象。

以920m的Ⅰ-10采場(chǎng)為例，提出了兩種支護(hù)方案。

方案一 全斷面支護(hù)方案：當(dāng)?shù)V體厚度小于10米時(shí)，以920m脈內(nèi)沿脈巷道為自由面，將礦體全部擴(kuò)幫到采場(chǎng)邊界位置。擴(kuò)幫時(shí)采用噴錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿長(zhǎng)3.0m，排距、間距均為1.0m。長(zhǎng)錨索排距、間距均為2.0m。如圖1所示。

圖1 全斷面支護(hù)方案

方案二 預(yù)留礦柱方案：當(dāng)?shù)V體厚度大于10米時(shí)，以920m脈內(nèi)沿脈巷道為自由面，將礦體全部擴(kuò)幫到采場(chǎng)邊界位置，兩幫預(yù)留4m寬的礦柱。礦柱附近的長(zhǎng)錨索向外傾斜一定角度。擴(kuò)幫時(shí)采用噴錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿長(zhǎng)3.0m，排距、間距均為1.0m。長(zhǎng)錨索排距、間距均為2.0m。

圖2 預(yù)留礦柱支護(hù)方案

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

錨桿、錨索支護(hù)參數(shù)計(jì)算：

（1）按懸吊理論計(jì)算：①錨索長(zhǎng)度：L=KH+L1+L2；式中：L-錨索長(zhǎng)度m；H-冒落拱高度m；H=B∕2f；f-巖石堅(jiān)固性系數(shù)，取3。K-安全系數(shù)，取2；L1-錨入穩(wěn)定巖層的深度；L2-錨索外露長(zhǎng)度，取0.5m。L=2×2.5+2.4+0.5=7.9m，實(shí)際取錨索長(zhǎng)度L=8.5m。②錨索間排距：設(shè)計(jì)間距、排距均為a，則：a=√（Q∕KHr）式中： a-間排距m；Q-設(shè)計(jì)錨固力，500kN∕根；H-冒落拱高度；r-被懸吊巖石的重力密度，取29.4 kN∕m3；K-安全系數(shù)，取K=2。a=√（500∕2×2.5×29.4）=1.84m，此處取間排距為2.0m。③錨固長(zhǎng)度的效驗(yàn)，錨固長(zhǎng)度La應(yīng)符合下式：La≥k（dfs／4fc），式中k-安全系數(shù)，取K=1.5；d-鋼絞線直徑，mm；fs-鋼絞線抗拉強(qiáng)度，Mpa；fc-錨索與錨固劑的設(shè)計(jì)粘結(jié)強(qiáng)度，樹脂作錨固劑時(shí)，取10Mpa。計(jì)算得La≥1507mm。

（2）按擠壓加固拱理論：長(zhǎng)錨索在預(yù)應(yīng)力作用下，形成連續(xù)壓縮帶，不但保持自身穩(wěn)定、承受地壓，還阻止上部圍巖的松動(dòng)和變形；但是在2m間距內(nèi)，錐形體的壓縮區(qū)外不受長(zhǎng)錨索作用，為更好的加固頂板，在長(zhǎng)錨索間加密了一根錨桿，補(bǔ)強(qiáng)錨索作用范圍外的巖石。

3 技術(shù)要求

（1）擴(kuò)幫前應(yīng)將采場(chǎng)內(nèi)巷道進(jìn)行支護(hù)，并超前于采場(chǎng)邊界三排錨索距離，沿著沿脈巷分別向礦體上、下盤擴(kuò)幫，一次擴(kuò)幫最大步距4.2米，光面爆破法施工。

（2）錨 桿 用 φ20mm螺 紋 鋼 制 作， 長(zhǎng)3.1m， 托 盤 為100mm×100mm×δ8mm鋼板制作，間排距1m×1m，錨固長(zhǎng)度1.2m，拉拔力不小于50KN，扭矩不小于20KN，使用樹脂錨固劑，外露長(zhǎng)度不超過100mm。

（3）網(wǎng)片采用φ6mm金屬網(wǎng)片，網(wǎng)格為100mm×100mm，網(wǎng)片規(guī)格為1.1m×2.1m，搭接長(zhǎng)度不小于100mm，搭接處每隔100mm用雙股細(xì)鐵絲綁扎一次。

（4）錨索采用φ21.6mm鋼絞線，長(zhǎng)8.5m，托盤規(guī)格為200mm×200mm×δ20mm鋼板制作，間排距2m×2m，使用樹脂錨固劑錨固，錨固長(zhǎng)度不小于2.4m，施加預(yù)緊力不低于100KN，外露長(zhǎng)度為300mm～500mm。

（5）噴漿厚度不小于100mm，砼強(qiáng)度為C20。

4 實(shí)施過程

由于錨索孔深8米，常用的淺孔鉆機(jī)打孔不現(xiàn)實(shí)，選擇一款合理的施工設(shè)備非常重要。根據(jù)礦山已有設(shè)備，最初使用煤礦用錨桿鉆機(jī)，鉆頭直徑32mm，因?yàn)樵撱@機(jī)是以旋轉(zhuǎn)切削原理破碎巖石，不適用f值超過10的金屬礦山，所以選擇不同的巖石試驗(yàn)了3次，鉆頭已被磨損破壞，卻無法鉆進(jìn)堅(jiān)硬的巖石；然后又使用現(xiàn)有的中深孔鑿巖臺(tái)車打了3個(gè)φ76mm錨索孔做嘗試，用3卷φ28mm的樹脂藥卷捆在一起塞入孔內(nèi)，把錨索用錨桿鉆機(jī)裝入孔內(nèi)，待達(dá)到要求的時(shí)間后安裝托盤，用拉拔器施加預(yù)緊力，所有操作都符合施工要求，但是拉拔器儀表升到近10KN時(shí)壓力值就不再升高，說明錨固劑沒有發(fā)揮作用，全部拉出后發(fā)現(xiàn)錨固劑沒有硬化，盡管錨索頭部做了一定的處理，增大了攪拌直徑，兩種化學(xué)藥劑還是沒有充分?jǐn)嚢杈鶆?；最后?jīng)過對(duì)鉆桿鉆頭的改造，施工φ45mm錨索孔，選用φ32mm的樹脂藥卷，試驗(yàn)成功。

5 位移監(jiān)測(cè)

選取不同的預(yù)控頂?shù)囟伟惭b了12組頂板離層儀，通過對(duì)2個(gè)月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最小變形值12mm，最大36mm，沒有超過允許變形值，說明預(yù)控頂支護(hù)從方案到施工都是可靠的。

6 總結(jié)

錨索常用方式是水泥砂漿錨索，而我們根據(jù)金屬礦山圍巖的特點(diǎn)，選用樹脂錨固劑端頭錨固，不但省去了注漿設(shè)備，而且操作簡(jiǎn)便，不論從經(jīng)濟(jì)意義上還是施工靈活性上都有可取之處。試驗(yàn)過程也說明了錨索孔直徑、錨固劑直徑、錨索直徑三徑匹配的重要性。在實(shí)際施工中普遍存在隨意性強(qiáng)，質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，尤其是巖面不平整的情況下，托盤難以緊帖巖面，施工中要采取切實(shí)可行的方法，如先噴層水泥砂漿再施工錨桿。